科学与工程基础第二版考试必备宝典研讨.doc

第1章绪论 1．材料科学与工程的四个基本要素 解：制备与加工、组成与结构、性能与应用、材料的设计与应用 2．金属﹑无机非金属材料﹑高分子材料的基本特性 解：①金属材料的基本特性：a.金属键；b.常温下固体，熔点较高；c.金属不透明，具有光泽；d.纯金属范性大、展性、延性大；e.强度较高；f.导热性、导电性好；g.多数金属在空气中易氧化。 ②无机非金属材料的基本性能：a.离子键、共价键及其混合键；b.硬而脆；c.熔点高、耐高温，抗氧化；d.导热性和导电性差；e.耐化学腐蚀性好；f.耐磨损；g.成型方式：粉末制坯、烧结成型。 ③高分子材料的基本特性：a.共价键，部分范德华键；b.分子量大，无明显熔点，有玻璃化转变温度（Tg）和粘流温度（Tf）；c.力学状态有三态：玻璃态、高弹态和粘流态；d.质量轻，比重小；e.绝缘性好；f.优越的化学稳定性；g.成型方法较多。 第2章物质结构基础 1． 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 解：泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则 2．电离能及其影响电离能的因素 解：电离能：从孤立原子中，去除束缚最弱的电子所需外加的能量。 影响因素：①同一周期，核电荷增大，原子半径减小,电离能增大；②同一族，原子半径增大，电离能减小；③电子构型的影响，惰性气体；非金属；过渡金属；碱金属； 3．混合键合实例 解：石墨：同一层碳原子之间以共价键结合，层与层之间以范德华力结合； 高分子：同一条链原子之间以共价键结合，链与链之间以范德华力结合。 4.将离子键，共价键，金属键按有无方向性进行分类，简单说明理由 有方向性：共价键 无方向性：离子键，金属键 ③ 金属键： 正离子排列成有序晶格，每个原子尽可能同更多的原子相结 合， 形成低能量的密堆结构，正离子之间相对位置的改变不破坏电子与正离子间的结合力，无饱和性又无方向性。 ②共价键：共用电子云最大重叠，有方向性 ③离子键：正负离子相间排列，构成三维晶体结构，无方向性和饱和性 5.简述离子键，共价键，金属键的区别 6.为什么共价键材料密度通常要小于离子键或金属键材料 金属密度高的两个原因： 第一，金属有较高的相对原子质量。 第二，金属键没有方向性，原子趋于密集排列。 （1）温度升高, 原子间距越大, 热膨胀性； （2）离子价 负离子的半径 其原子半径 正离子的半径 C-C 单, 双, 叁键 （4）相邻原子的数目 (配位数) 配位数增加，相邻原子的电子斥力越大, 原子间距增大。相邻原子的数目越多，原子间距（结合原子或离子有效半径）越大。 8.原子的电子排布式 按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。 解：N:1s22s22p3 O:1s22s22p4 Si:1s22s22p63s23p 2 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 Cu:1s22s22p63s23p63d104s1 Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5 9．?比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。? 解：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。? ②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。? ③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。?④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。 10． 比较键能大小，简述各种结合键的主要特点，简述结合键类型及键能大小对材料的熔点 ﹑密度﹑导电性﹑导热性﹑弹性模量和塑性有何影响。 解：键能大小：化学键能 物理键能 共价键 ≥ 离子键 金属键 氢键 范德华力 共价键中： 叁键键能 双键键能 单键键能 结合键的主要特点： ①金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，无饱和性，无方向性； ②离子键以离子为结合单元，无饱和性，无方向性； ③共价键共用电子对，有饱和性和方向性； ④范德华力，原子或分子间偶极作用，无方向性，无饱和性； ⑤氢键，分子间作用力，氢桥，有方向性和饱和性。 结合键类型及键能大小对材料的熔点﹑密度﹑弹性模量和塑性的影响： ①结合键的键能大小决定材料的熔点高低，其中纯共价键的金刚石有最高的熔点，金属的熔点相对较低，这是陶瓷材料比金属具有更高热稳定性的根本原因。金属中过渡金属具有较高的熔点，这可能是由于这些金属的内